專利名稱：用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程材料領(lǐng)域，具體涉及到ー種用于大壩碾壓混凝土具有抑制堿-骨料反應(yīng)功能的緩凝高效減水劑組合物。
背景技術(shù)：
我國是世界上筑壩最多的國家。碾壓混凝土技術(shù)作為一種先進的筑壩技術(shù)在我國得到迅猛的發(fā)展。碾壓混凝土是用振動碾壓實的超干硬性混凝土，和普通混凝土顯著不同，具有如下主要技術(shù)特征①所用水泥在礦物組成、比表面積、水化熱等方面的技術(shù)要求和普 通的硅酸鹽水泥有顯著不同；②低膠凝材料用量，大量使用摻合料，粉煤灰摻量一般在50%以上，混凝土早期強度低；③碾壓混凝土初凝時間必須長于層間施工間隔時間，否則會降低層間結(jié)合質(zhì)量；④單方用水量少，混凝土干硬，露天大面積攤鋪施工時失水量較大早期水化熱低。另外，堿-骨料反應(yīng)問題是大壩混凝土耐久性中的重要課題，世界上有很多大壩因堿-骨料反應(yīng)而導(dǎo)致工程破壞，隨著資源不斷消耗和受工程造價等因素的影響，一些大壩不得不采用具有一定潛在堿活性的骨料，這將大大增加發(fā)生堿-骨料反應(yīng)的可能性。因此，為避免和減少堿-骨料反應(yīng)對碾壓混凝土大壩的破壞，必須充分重視碾壓混凝土壩的喊_骨料反應(yīng)問題，應(yīng)米取措施予以解決?；谀雺夯炷撂厥獾募夹g(shù)要求，碾壓混凝土中使用的緩凝高效減水劑應(yīng)具有如下技術(shù)特性①具有較強的緩凝效果，滿足碾壓混凝土施工(尤其是氣溫在35V以上的高溫季節(jié))對凝結(jié)時間的要求；②增加碾壓混凝土的保水能力，減少水分散失，減少VC值損失能夠顯著改善碾壓混凝土和易性(可碾性);④與水泥適應(yīng)性良好，降低碾壓混凝土 VC值損失；⑤顯著延緩水泥早期水化，減少早期水化熱釋放速率，推遲水化熱峰出現(xiàn)時間
在使用具有潛在堿活性骨料的情況下，緩凝高效減水劑應(yīng)該不含堿，并具有抑制堿-骨料反應(yīng)的功能。目前，尚無國家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)把碾壓混凝土中使用的緩凝高效減水劑作為一個單獨的產(chǎn)品，對緩凝高效減水劑抑制堿-骨料反應(yīng)的功能也沒有做出規(guī)定。電カ行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5100-1999 “水エ混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程”中對水エ混凝土使用的緩凝高效減水劑的技術(shù)指標(biāo)做了規(guī)定，其初凝和終凝的凝結(jié)時間差規(guī)定為+120 min +240min，凝結(jié)時間差較小，實際施工中難以滿足高溫季節(jié)碾壓混凝土施工對凝結(jié)時間的需要，因而必須采取其他措施才能解決。目前，碾壓混凝土施工過程中多數(shù)還在使用普通的緩凝高效減水劑，而普通緩凝高效減水劑有如下技術(shù)上的不足①無抑制堿-骨料反應(yīng)的功能，且以普通萘系高效減水劑為主要組分，堿含量高，一般在15% 20%，若大壩使用潛在堿活性骨料時會有加劇堿-骨料反應(yīng)的危險配制的碾壓混凝土和易性差，可碾性不良，保水性不好，碾壓施工時有泌水現(xiàn)象；③緩凝效果不理想，凝結(jié)時間短，尤其是在高溫季節(jié)這ー技術(shù)問題更為突出，不能滿足施工要求，例如百色水利樞紐碾壓混凝土壩使用輝綠巖骨料時，普通緩凝高效減水劑摻量在O. 8%時，在氣溫為25°C的環(huán)境下凝結(jié)時間嚴(yán)重偏短；@原材料適應(yīng)性差，配制的混凝土 VC值損失快抑制水泥早期水化能力差，早期水化熱高，水化熱峰出現(xiàn)時間早。專利文獻CN1887775A中公開了ー種“混凝土用緩凝高效減水剤”，其使用的原料中的萘磺酸鹽高效減水劑、葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉都含有較高的堿含量，對防止堿-骨料反應(yīng)不利，該發(fā)明專利還使用氨基磺酸鹽高效減水劑，易導(dǎo)致混凝土和易性變差，泌水率增大，該發(fā)明專利文獻中公開的緩凝高效減水劑沒有專門針對碾壓混凝土的技術(shù)特性，無法保證碾壓混凝土具有必要的VC值保持能力、顯著的緩凝效果和優(yōu)良的保水能力，因此，不適用于碾壓混凝土。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了ー種適用于大壩碾壓混凝土具有抑制堿-骨料反應(yīng)功能的緩凝高效減水劑組合物，該組合物不含有對堿-骨料反應(yīng)有害的堿，并具有抑制堿-骨料反應(yīng)功能，且具有減水率高，VC值保持能力強，保水性好，泌水率比小，緩凝效果顯著等優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
ー種用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，由下述重量百分比的原料組成
含鋇的萘系高效減水劑40% 80%、改性木質(zhì)素磺酸鹽10% 30%、有機高分子類保塑劑3% 7%、復(fù)合緩凝劑5% 15%、片層狀硅酸鹽礦物材料(基于層狀硅酸鹽的觸變潤滑剤)1% 8%、聚硅氧烷O. 1% O. 5%、引氣劑O. 1% O. 2%ο所述含鋇的萘系高效減水劑為使用氫氧化鋇中和制備的萘磺酸鹽甲醛縮合物。所述改性木質(zhì)素磺酸鹽為無堿的改性木質(zhì)素磺酸鈣、改性木質(zhì)素磺酸鎂中的至少ー種。所述保塑劑為有機高分子類保塑劑(如BK-P3保坍劑)。所述復(fù)合緩凝劑為無堿的羥基羧酸類(如檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、水楊酸等)和糖類(葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、糊精、糖鈣等)緩凝劑中的至少兩種。所述片層狀硅酸鹽礦物材料為基于層狀硅酸鹽的觸變潤滑劑(如0ΡΤΙΒΕΝΤ觸變劑)。所述弓I氣劑為三萜皂甙類引氣劑(如SJ型三萜系混凝土引氣劑)。上述各原料組分協(xié)同作用，其作用機理如下
含鋇的萘系高效減水劑是在中和過程使用氫氧化鋇進行中和反應(yīng)而制成，該萘系高效減水劑無堿，更重要的是它含有鋇離子，鋇離子能與骨料中活性的SiO2反應(yīng)，生成非膨脹性的產(chǎn)物，避免出現(xiàn)堿-骨料反應(yīng)的膨脹性產(chǎn)物，對堿-骨料反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹性破壞具有抑制作用。改性木質(zhì)素磺酸鹽(改性木質(zhì)素磺酸鈣和改性木質(zhì)素磺酸鎂)是通過氧化、酚化、羥甲基化、接枝共聚等化學(xué)改性的方法向普通木質(zhì)素磺酸鹽中引入羧基、酰胺基、羥甲基等 基團，改進了普通木質(zhì)素磺酸鹽的減水率低(6% 9%)、適宜摻量低(O. 1% O. 3%)、引氣嚴(yán)重等技術(shù)缺陷，可大幅度提高減水性能，達到高效減水劑的減水效果，并具有較小的引氣量，適宜摻量可大幅度提高。碾壓混凝土作為干硬性混凝土，VC值損失快，本發(fā)明采用有機高分子類保塑劑，其分子鏈上含有保水、緩凝、分散等多個不同特性的官能團，對水泥、粉煤灰、人工砂等原材料適應(yīng)性好，能夠確保碾壓混凝土在施工(尤其是氣溫在35°C以上的高溫季節(jié))過程中具有較小的VC值損失。 緩凝劑主要起到延緩、抑制水泥中C3A和C3S礦物的水化，各種緩凝劑作用的礦物種類不同，作用機理不同。不同的碾壓混凝土壩中，水泥、粉煤灰、人工砂等原材料質(zhì)量差別較大，在同一碾壓混凝土壩施工過程中，這些原材料都存在一定程度的質(zhì)量波動，若采用單一緩凝劑，會導(dǎo)致混凝土凝結(jié)時間波動幅度過大的問題。當(dāng)水泥比較新鮮或不使用ニ水石膏作調(diào)凝劑時，采用単一緩凝劑可能會出現(xiàn)速凝現(xiàn)象，水泥漿稠度迅速損失，短時間內(nèi)放熱量劇增，不能滿足碾壓混凝土施工對凝結(jié)時間和VC值損失的需要，而且對大壩溫控不利，易引起溫度裂縫。本發(fā)明采用羥基羧酸類和糖類等多種緩凝劑復(fù)合使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢，并和保塑劑共同作用，起到顯著延緩水泥水化的效果，達到施工對凝結(jié)時間和VC值損失的需要，并顯著降低早期水化熱，延緩水化熱峰出現(xiàn)的時間。在水性系統(tǒng)中，片層狀硅酸鹽礦物材料(基于層狀硅酸鹽的觸變潤滑剤)能夠形成一種稱為卡屋式的結(jié)構(gòu)，這種機構(gòu)能夠在系統(tǒng)內(nèi)提高基礎(chǔ)黏度，但在外部有剪切力時這種機構(gòu)會很容易地被破壞，確保碾壓混凝土具有合適的黏度、屈服點和穩(wěn)定性，從而具有最佳的和易性(可碾性)；另外，片層狀硅酸鹽礦物材料可顯著提高碾壓混凝土拌合物的保水效果，對降低VC值損失有利，并可減少碾壓混凝土的泌水現(xiàn)象。碾壓混凝土在攪拌過程中，會引入結(jié)構(gòu)不合理的大氣泡，聚硅氧烷的使用可以起到破滅這些大氣泡的作用，從而減少這些大氣泡對碾壓混凝土施工性能、力學(xué)性能和耐久性能的不利影響。適量引氣劑的使用可降低表面能和表面張力，在碾壓混凝土中引入大量微小氣泡，這些微小氣泡均勻分布，互聚的可能性很小，能夠穩(wěn)定存在于碾壓混凝土中，起到改善碾壓混凝土和易性，減少泌水，提高混凝土抗凍性能的作用。該緩凝高效減水劑組合物可直接以粉體使用，也可溶于水后再使用，制備混凝土吋，與水同時加入攪拌機內(nèi)攪拌均勻即可，使用量為水泥和粉煤灰總質(zhì)量的O. 5% I. 2%。本發(fā)明具有積極有益的效果
該緩凝高效減水劑組合物不含有對堿-骨料反應(yīng)有害的堿，對堿-骨料反應(yīng)有較好的抑制效果，且具有減水率高，VC值保持能力強，保水性好，泌水率比小，緩凝效果顯著等優(yōu)點，使得配制的碾壓混凝土拌合物和易性(可碾性)好，VC值損失小，泌水率小，凝結(jié)時間長，早期水化熱大幅度降低，水化熱峰出現(xiàn)時間推遲，從而具有較好的施工性能、力學(xué)性能和耐久性能。對碾壓混凝土具有特別的適用性。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例進ー步闡述本發(fā)明。下述實施例中所涉及到的原料或試劑，如無特別說明，均為市售。實施例I ー種用于大壩碾壓混凝土具有抑制堿-骨料反應(yīng)功能的緩凝高效減水劑組合物，包括
含鋇的萘磺酸鹽甲醛縮合物63. 6%、改性木質(zhì)素磺酸鈣18%、糖鈣5%，檸檬酸5%、BK-P3保坍劑5%、0ΡΤΙΒΕΝΤ觸變劑3%、聚硅氧烷O. 3%、SJ型三萜系混凝土引氣劑O. 1%。在使用量為水泥和粉煤灰總質(zhì)量的O. 7%條件下，該緩凝高效減水劑的技術(shù)性能如下抑制骨料堿活性檢驗中，使用該緩凝高效減水劑后，14d砂漿膨脹率降低83%，堿-骨料反應(yīng)得到明顯抑制；根據(jù)DL/T 5100-1999 “水エ混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程”標(biāo)準(zhǔn)檢測，該緩凝高效減水劑的減水率為23. 1%，泌水率比為42%，含氣量為I. 5%，凝結(jié)時間差為+350min，28d抗壓強度比為135% ;和不摻加外加劑時對比，Id水泥水化熱降低73. 7%，3d水泥水化熱降低80. 9%，7d水泥水化熱降低39. 0%，水化熱峰降低6. 3°C，水化熱峰出現(xiàn)時間推遲91hl0min ;配制的碾壓混凝土初始VC值為3. Os，在室溫下覆蓋靜置30min后VC值為3. 5s， 60min后VC值為4. Os ;配制的碾壓混凝土和易性好，泌水率為0，在養(yǎng)護室養(yǎng)護條件下，混凝土的初凝時間為22h30min，終凝時間為25h20min。實施例2 —種用于大壩碾壓混凝土具有抑制堿-骨料反應(yīng)功能的緩凝高效減水劑組合物，包括
含鋇的萘磺酸鹽甲醛縮合物60. 7%、改性木質(zhì)素磺酸鎂15%、糖鈣5%，糖5%，檸檬酸5%、BK-P3保坍劑6%、0ΡΤΙΒΕΝΤ觸變劑3%、聚硅氧烷O. 2%、SJ型三萜系混凝土引氣劑O. 1%。在使用量為水泥和粉煤灰總質(zhì)量的O. 7%條件下，該緩凝高效減水劑的技術(shù)性能如下抑制骨料堿活性檢驗中，使用該緩凝高效減水劑后，14d砂漿膨脹率降低78%，堿-骨料反應(yīng)得到明顯抑制；根據(jù)DL/T 5100-1999 “水エ混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程”標(biāo)準(zhǔn)檢測，該緩凝高效減水劑的減水率為22. 5%，泌水率比為45%，含氣量為I. 6%，凝結(jié)時間差為+420min，28d抗壓強度比為131% ;和不摻加外加劑時對比，Id水泥水化熱降低77. 7%，3d水泥水化熱降低81. 9%，7d水泥水化熱降低40. 5%，水化熱峰降低6. 5°C，水化熱峰出現(xiàn)時間推遲102h20min ;配制的碾壓混凝土初始VC值為3. ls，在室溫下覆蓋靜置30min后VC值為3. 3s，60min后VC值為3. 6s ;配制的碾壓混凝土和易性好，泌水率為0，在養(yǎng)護室養(yǎng)護條件下，混凝土的初凝時間為28h30min，終凝時間為30h40min。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作ー些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，由下述重量百分比的原料組成 含鋇的萘系高效減水劑40% 80%、改性木質(zhì)素磺酸鹽10% 30%、有機高分子類保塑劑3% 7%、復(fù)合緩凝劑5% 15%、片層狀硅酸鹽礦物材料1% 8%、聚硅氧烷0. 1% 0. 5%、引氣劑0. 1% 0. 2%o
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述含鋇的萘系高效減水劑為使用氫氧化鋇中和制備而成的萘磺酸鹽甲醛縮合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述改性木質(zhì)素磺酸鹽為無堿的改性木質(zhì)素磺酸鈣、改性木質(zhì)素磺酸鎂中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述有機高分子類保塑劑為BK-P3保坍劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述復(fù)合緩凝劑由無堿的羥基羧酸類和糖類緩凝劑中的任意兩類構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于所述羥基羧酸類為檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、水楊酸中的至少一種；所述糖類為葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、糊精、糖鈣中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述片層狀硅酸鹽礦物材料為OPTIBENT觸變劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物，其特征在于，所述引氣劑為三萜皂甙類引氣劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于碾壓混凝土的緩凝高效減水劑組合物。其由含鋇的萘系高效減水劑40%～80%、改性木質(zhì)素磺酸鹽10%～30%、保塑劑3%～7%、復(fù)合緩凝劑5%～15%、片層狀硅酸鹽礦物材料1%～7%、聚硅氧烷0.1%～0.5%、引氣劑0.1%～0.2%組成。該緩凝高效減水劑組合物不含有對堿-骨料反應(yīng)有害的堿，對堿-骨料反應(yīng)有較好的抑制效果，且具有減水率高，VC值保持能力強，保水性好，泌水率比小，緩凝效果顯著等優(yōu)點，使得配制的碾壓混凝土拌合物和易性好，VC值損失小，泌水率小，凝結(jié)時間長，早期水化熱大幅度降低，水化熱峰出現(xiàn)時間推遲，從而具有較好的施工性能、力學(xué)性能和耐久性能。
文檔編號C04B24/42GK102659342SQ20121014787
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者李克亮 申請人:華北水利水電學(xué)院